专利名称：一种用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种生产食品级磷酸的方法及其制备的产品，特别涉及一种 用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法及其制备的产品。
背景技术：
磷是重要的生命元素。作为食品添加剂的磷酸在我们日常生活中的应用越来 越多。目前在食品级磷酸的生产中， 一般都是从热法磷酸来制取的。而由热法磷 酸生产食品级磷酸，由于国家的资源产业政策的出台以及能源价格大幅攀升，导 致热法工业磷酸的价格大大高于经过精制的湿法磷酸。而湿法磷酸的精制技术尚 未在全国普及，仅贵州貧福集团从以色列引进了湿法磷酸的精制技术，因此，用 精制湿法磷酸生产食品级磷酸的技术的前景是极其广阔和深远的。
发明内容
本发明的发明目的是用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法及其制备的产 品，产.品可以达到食品级，生产方法成本低廉，能耗少、无污染。
湿法磷酸经过精制，达到工业级标准，但作为食品添加剂时，其氟、砷、重 金属是达不到食品级标准的。
用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法，其中，生产步骤如下
1) 将精制湿法磷酸测定氟含量；
2) 在磷酸中加入氟化学计量的120%-600%的活性二氧化硅，混合均匀；
3) 将磷酸浓缩至8 5 %磷酸；
4) 在氟含量合格以后，将多余的活性二氧化硅过滤除去，并测定过滤酸中 的铅、砷含量；
5) 在磷酸中按测定铅、砷总量化学计量的200%-600%加入7%硫化钠溶液 或者五硫化二磷固体，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；
6) 过滤磷酸，后将滤液送曝气工段，其中，在不断鼓入空气并搅拌的情况 下，将磷酸滤液升温至130。 C,保持约10-20分钟，冷却，出料；7)将经曝气的磷酸浓度调整至略高于85%磷酸，过滤后得到本发明产品。 上述的步骤3 )的浓缩倍数为1. 13倍，即从75°/。的磷酸浓缩至85°/。。 上述的步骤3)中，浓缩步骤完成后，检测其中氟含量，如果不合格，再添
加去离子水至磷酸含量约75%,继续减压蒸馏；如此反复进行2-3次，直至氟
含量低于国家标准所规定的值。
上述的步骤3)中，减压浓缩的压力为真空75mraHg,同时搅拌。 详细工艺流程如下
1，在含量约75°/。的精制湿法磷酸中按测定得到的氟含量的化学计量的120 -600 %加入活性二氧化硅，混合均匀。在真空75mmHg并搅拌下浓缩至略高于 85 %磷酸，检测其中氟含量，如果不合格，再添加去离子水至磷酸含量约75 % ， 继续减压蒸馏；如此反复进行2 - 3次，直至氟含量低于国家标准所规定的值；
2, 在氟含量合格以后，将多余的活性二氧化硅过滤除去，并测定过滤酸中 的铅、砷含量；
3, 在85° C并充分搅拌下，按照测定得到的铅、砷总量化学计量的SOO-GOOy^PA 7%硫化钠溶液或者五硫化二磷固体，立即封闭容器，保持温度和搅 拌，持续3小时；
4，过滤经前述处理的磷酸，滤液送曝气工^:;
5, 在不断鼓入空气并搅拌的情况下，将步骤4中的磷酸滤液升温至130° C, 保持约10-20分钟，冷却，出料；
6, 将经曝气的磷酸浓度调整至略高于85%磷酸，过滤；
7, 经过滤以后，得到食品级磷酸。
在整个工艺流程中，脱氟是比较困难的一步。由于氟和活性二氧化硅反应生 成氟硅酸，要在75%1^04浓度以上以四氟化硅和氟化氢的形式逸出，这个过程 在真空下氟的逸出与蒸汽脱氟相比来说是比较快的(蒸汽脱氟需要在120° C的 高温下吹入蒸汽，此过程蒸汽的能耗是非常大的)，而磷酸(H3P04)浓度从75 %到 达85 %时的时间又非常短，所以，仅一次蒸馏浓缩，氟可能逸出不完全；因此， 在真空下要反复进行2-3次蒸馏浓缩，以使氟的逸出能够完全。另外，活性二 氧化硅的加入量，按氟的化学计量的120 - 600%加入，多加一些活性二氧化石圭 能够加快氟的逸出。脱氟合格以后，应过滤，去除多余的活性二氧化硅，分析滤
4液中的砷以及重金属的含量；由于国家标准中对重金属、砷的要求很严格，而二 氧化硅可能会带入一些砷、重金属杂质，因此要在脱氟以后，过滤去除多余的活 性二氧化硅，再检测砷和重金属的含量，以便将砷和重金属脱除干净。按砷和重 金属总含量的化学计量的200 - 600 %加入7 %的^L化钠溶液或者五石危化二磷固 体；此时硫化钠或者五硫化二磷在磷酸中反应放出硫化氢，如果不封闭反应器， 会有硫化氢气体逸出，造成人员伤害、导致空气污染以及砷、重金属的脱除不完 全；因此，加入硫化钠或五硫化二磷以后需要立即把反应器封闭，防止硫化氲的 逸出。同时脱砷、重金属的反应温度应保持在85° C,并需要充分搅拌3小时， 使硫化氢能与砷、重金属反应完全并获得较大的沉淀颗粒。过滤，除去产生的砷、 重金属的硫化物以及硫等固体，滤液送去曝气；B暴气过程釆用在料液搅拌升温的 过程中吹入压缩空气，待温度升至130。 C,保持IO-20分钟，再出料；这样可 以将硫化氢赶干净，没有赶走的硫化氬则被氧化成单质硫和少量的硫酸，将经过 曝气的磷酸冷却，调整磷酸浓度至略高于85%，过滤除去单质石克；经过这个曝气过 程，磷酸中的易氧化物都被去除干净了 ，实际上已经不需要再用双氧水来脱除易 氧化物了.过滤以后得到的磷酸就是食品添加剂磷酸了. 本发明有如下有益效果
1, 采用了经过精制的湿法磷酸作为生产原料，成本低廉，能耗少、无污染也 符合国家的产业政策；
2. 整个流程易于实现自动化，操作简单、方便；
3，曝气过程虽然采用了高温曝气，却可以省去用双氧水脱除易氧化物以及随 后同样要釆用的高温曝气脱除多余双氧水的过程，大大节省了能量。
4.可以与湿法磷酸精制工艺相结合，直接生产食品级磷酸。在湿法精制磷酸 的成本上仅增加20 - 30元/T，而售价却能增加200 - 300元/T。
图1是精制湿法磷酸生产食品级磷酸的流程图。
具体实施方式
实施例1
在质量为外观无色透明稠状液体，色度《40黑增，磷酸(H3P04 ) 75. 2 %， 氯化物(以Cl计)0. 000434 % ,硫酸盐(以SO,计)0. 00867 % ,铁(Fe ) 0. 00286%，砷(As)《0.00434 %,重金属(以Pb计)< 0.00434 %,氟(F) 0.00173 % ,总有机碳(T0C )(以C计)0. 00563 %的湿法工业磷酸中，按测定得到的氟含 量的化学计量的600%加入活性二氧化硅(如在1000升浓度为75. 2。/。的磷酸中按 氟含量0. 00173 %计算出氟的重量为27.23克，则加入的活性二氧化硅为86.1 克)，混合均匀。在真空75咖Hg并搅拌下浓缩至略高于85%磷酸，检测其中氟 含量，如果不合格，再添加去离子水至磷酸含量约75%,继续减压蒸馏；如此 反复2次，直至氟含量低于国家标准所规定的值；在氟含量合格以后，将脱氟磷 酸过滤，并测定过滤酸中的铅、砷含量；在85° C并充分搅拌下，按照测定得到 的铅、砷总量化学计量的600%加入五硫化二磷或者硫化钠(如在1000升浓度为 85. 2%的磷酸中计算出铅、砷总量的重量为170克，则加入的7%硫化钠溶液为 14127. 78克)，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；过滤经前述处理 的磷酸，滤液送曝气工段；在不断鼓入空气并搅拌的情况下，将经过脱砷、重金 属的磷酸滤液升温至130° C,保持约20分钟，冷却，出料；将经曝气的磷酸浓 度调整至略高于85%磷酸，过滤，即可得到食品级磷酸。
产品质量如下(达到GB3149 — 2004标准要求)
外观无色透明稠状液体
磷酸(H3P04)的质量分数85. 6 %
氟化物(以F计)的质量分数0. 001 % 易氧化物(以H3P03计)的质量分数0. 002 %
砷(As)的质量分数0.00001 %
重金属(以Pb计)的质量分数0. 0005 % 实施例2
在质量为外观无色透明稠状液体，色度<40黑增，磷酸(H3P04 ) 75.2 %, 氯化物(以Cl计)0. 000434 % ，硫酸盐(以SO,计)0. 00867 % ,铁(Fe ) 0. 00286 %,砷(As) < 0.00434 %,重金属(以Pb计)《0.00434 %,氟(F) 0.00173 % ，总有机碳(TOC )(以C计)0. 00563 %的湿法工业磷酸中，按测定得到的氟含 量的化学计量的120%加入活性二氧化硅(如在1000升浓度为75. 2°/。的磷酸中按 氟含量0. 00173%计算出氟的重量为27. 23克，则加入的活性二氧化硅为l7. 22 克)，混合均匀。在真空75mmHg并搅拌下浓缩至略高于85%磷酸，检测其中氟含量，如果不合格，再添加去离子水至磷酸含量约75%,继续减压蒸馏；如此 反复4次，直至氟含量低于国家标准所规定的值；在氟含量合格以后，将脱氟磷 酸过滤，并测定过滤酸中的铅、砷含量；在85° C并充分搅拌下，按照测定得到 的铅、砷总量化学计量的200 %加入五硫化二磷或者硫化钠(如在1000升浓度 为87. 6%的磷酸中计算出铅、砷总量的重量为170克，则加入的五^i化二磷固体 为187.77克)，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；过滤经前述处 理的磷酸，滤液送曝气工段；在不断鼓入空气并搅拌的情况下，将经过脱砷、重 金属的磷酸滤液升温至30° C，保持约10分钟，冷却，出料；将经曝气的磷酸 浓度调整至略高于85%磷酸，过滤，即可得到食品级磷酸。
产品质量如下(达到GB3149 - 2004标准要求)
外观无色透明稠状液体
磷酸(H3P04)的质量分数85. 9 %
氟化物(以F计)的质量分数0. 0007 % 易氧化物(以H3POJ+ )的质量分数0. 002 %
砷(As)的质量分数0. 00001 %
重金属(以Pb计)的质量分数0. 0005 % 实施例3
在质量为外观无色透明稠状液体，色度<40黑增，磷酸(H3P04 ) 75.2 %, 氯化物(以Cl计)0. 000434 % ,硫酸盐(以SO,计)0. 00867 % ,铁(Fe ) 0. 00286 %,砷(As)《0.00434 %,重金属(以Pb计)《0.00434 %，氟(F) 0.00173 % ,总有机碳(TOC )(以C计)0. 00563%的湿法工业磷酸中，按测定得到的氟含 量的化学计量的400%加入活性二氧化硅(如在1000升浓度为87. 6°/。的磷酸中按 氟含量0. 00173 %计算出氟的重量为27. 23克，则加入的活性二氧化硅为57.4 克)，混合均匀。在真空75咖Hg并搅拌下浓缩至略高于85%磷酸，检测其中氟 含量，如果不合格，再添加去离子水至磷酸含量约75%,继续减压蒸馏；如此 反复2-3次，直至氟含量低于国家标准所规定的值；在氟含量合格以后，将脱 氟磷酸过滤，并测定过滤酸中的铅、砷含量；在85° C并充分搅拌下，按照测定 得到的铅、砷总量化学计量的300。/。加入五^5克化二磷或者J克化钠(如在1000升 浓度为87. 6%的磷酸中计算出铅、砷总量的重量为170克，则加入的7。Mt化钠溶液为7063. 89克)，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；过滤经前述 处理的磷酸，滤液送曝气工段；在不断鼓入空气并搅拌的情况下，将经过脱砷、 重金属的磷酸滤液升温至130° C,保持约10-20分钟，冷却，出料；将经曝气 的磷酸浓度调整至略高于85%磷酸，过滤，即可得到食品级磷酸。
产品质量如下(达到GB3149 - 2004标准要求)
外观无色透明稠状液体
磷酸(H3P04)的质量分数85. 7 %
氟化物(以F计)的质量分数0. 0009 % 易氧化物(以({3 03计)的质量分数0. 002 %
砷(As)的质量分数0. 00001 %
重金属(以Pb计)的质量分数0. OOO5 %
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于 限制本发明，凡在本发明的权利要求之内，所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
8
权利要求
1.用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法，其特征在于生产步骤如下1)将精制湿法磷酸测定氟含量；2)在磷酸中加入氟化学计量的120％-600％的活性二氧化硅，混合均匀；3)将磷酸浓缩至85％磷酸；4)在氟含量合格以后，将多余的活性二氧化硅过滤除去，并测定过滤酸中的铅、砷含量；5)在磷酸中按测定铅、砷总量化学计量的200％-600％加入7％硫化钠溶液或者五硫化二磷固体，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；6)过滤磷酸，后将滤液送曝气工段，其中，在不断鼓入空气并搅拌的情况下，将磷酸滤液升温至130℃，保持约10-20分钟，冷却，出料；7)将经曝气的磷酸浓度调整至略高于85％磷酸，过滤后得到本发明产品。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述的步骤3)的浓缩倍数为1. 13 倍，即从75°/。的磷酸浓缩至85%。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于在所述的步骤3)中，浓缩步骤完 成后，检测其中氟含量，如果不合格，再添加去离子水至磷酸含量约75%, 继续减压蒸馏；如此反复进行2 - 3次，直至氟含量低于国家标准所规定的 值。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于在所述的步骤3)中，减压浓缩的 压力为真空75mmHg,同时搅拌。
5. —种用如权利要求1-4中任意一项所述方法制备的产品。
全文摘要
本发明涉及一种生产食品级磷酸的方法及其制备的产品，特别涉及一种用精制湿法磷酸生产食品级磷酸的方法及其制备的产品。生产步骤如下将精制湿法磷酸测定氟含量；在磷酸中加入氟化学计量的120％-600％的活性二氧化硅，混合均匀；将磷酸浓缩至85％磷酸；在氟含量合格以后，将多余的活性二氧化硅过滤除去，并测定过滤酸中的铅、砷含量；在磷酸中按测定铅、砷总量化学计量的200％-600％加入7％硫化钠溶液或者五硫化二磷固体，立即封闭容器，保持温度和搅拌，持续3小时；过滤磷酸，后将滤液送曝气工段，其中，在不断鼓入空气并搅拌的情况下，加热至一定温度保持约15分钟，冷却，出料；将经曝气的磷酸浓度调整至略高于85％磷酸，过滤后得到本发明产品。本发明方法成本低廉，能耗少、无污染。
文档编号C01B25/237GK101597040SQ200910062940
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者侯炎学, 杰 吴 申请人:侯炎学;吴 杰